Розрахунок і проектування вантажних гвинтових пристроїв

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Короткий опис вантажного гвинтового пристрою (ручний гвинтовий прес)

Гвинтовий механізм призначений для відведення і включення муфти.

Вантажний гвинт 3 вмонтовано в корпус 5. Під час обертання штурвала 1 рух через шпонку передається вантажному гвинту 3, зафіксованому в осьовому напрямку в правому підшипнику лівий підшипник не сприймає на себе осьового навантаження.

Під час обертання вантажного гвинта 3 гайка 4 одержує осьове переміщення і передає рух на тяги 6, які переключають муфту.

Такі механізми застосовують у металорізальних верстатах для реалізації поступального руху та у варіаторах швидкостей.

2. Розрахунок і проектування вантажних гвинтів. Матеріали вантажних гвинтів

Вантажні гвинти виготовляють з матеріалу, який добре обробляється і має достатню твердість для підвищення стійкості проти спрацювання.

У ручних вантажних гвинтових пристроях вантажні гвинти здебільшого виготовляють із сталей марок: Ст5, Ст3, сталь 40, сталь 45.

Для нашого випадку візьмемо матеріал сталь 40.

Розрахунок вантажних гвинтів

Для розрахунку вантажного гвинта необхідно знати величину, напрямок і точку прикладання навантаження, що діє на гвинт.

гвинтовий трилаповий кочення вантажний

3. Визначення місця розташування небезпечного перерізу гвинта

Для чіткості уявлення про характер навантаження гвинта, місце розташування небезпечних перерізів, а також для перебіркового розрахунку гвинта потрібно побудувати епюри навантаження гвинта.

На ділянці dc гвинт стиснутий силою F. У припущенні рівномірного розподілу навантаження по витках нарізки гайки на ділянці bc сила буде лінійно зменшуватись до нуля. При побудові епюри крутних моментів враховується, що на ділянці ad гвинт скручується моментом ТТ, який затрачається на подолання тертя між опорним кінцем (торцем) гвинта і відповідною поверхнею деталі. Ділянка ab скручується моментом Тнар в нарізці, а потім цей момент зменшується на ділянці лінійно до нуля. Із характеру епюр видно, що небезпечний переріз гвинта розташований в перерізі b.

4. Визначення внутрішнього діаметра і параметрів нарізки гвинта

Під час роботи гвинта на спільну дію поздовжнього зусилля (розтягу, стиску) і кручення внутрішній діаметр гвинта орієнтовно визначається з розрахунку на розтяг (стиск0 по зниженому (20…50%) допустимому напруженню або підвищеному на 20…50% навантаженню:

kкp•F=[у] ст(р)

де: kкp - коефіцієнт, що враховує дію крутного моменту; kкp =1,25;

F-осьове навантаження гвинта, H;

d1 - внутрішній діаметр нарізки гвинта, мм;

[у] ст(р) - допустиме напруження на стиск (розтяг), H/мм

[у] ст(р)=

де: [у] гран - небезпечне, або граничне напруження.

При якому деталь практично виходить з ладу: при статичних навантаженнях і пластичному матеріалі (сталь, бронза) в ролі небезпечного напруження виступає уТ - границя текучості, для сталі 45 уТ = 360 МПа (додаток 3); n- коефіцієнт запасу міцності n=2 (додаток 4).

[у] ст(р)==180 МПа

Після вибору матеріалу гвинта і величини [у] ст(р) розраховується внутрішній діаметр гвинта, мм:

d1=

d1== 7.5 мм

За ГОСТ 24737-81 приймаємо d1=18.

Знаходимо параметри гвинта:

Р - крок нарізки, d - зовнішній діаметр, d2-середній діаметр, d1 - внутрішній діаметр.

P=

Розрахуємо конструкції вантажного гвинта:

Всі отримані значення заокруглюємо до найближчих стандартизованих:

Всі отримані значення заокруглюємо до найближчих стандартизованих: .

Для забезпечення самогальмування число заходів нарізки гвинта в усіх гвинтових пристроях приймають рівним одиниці.

5. Перевірка умови самогальмування

Для безпечного використання вантажних гвинтових пристроїв, а також для зручності їх експлуатації нарізка гвинтів повинна задовольняти умовам самогальмування:

с' > в

де: в - кут підйому гвинтової лінії нарізки за середнім діаметром;

с' - зведений кут тертя нарізки.

Для однозаходної нарізки кут підйому гвинтової лінії:

в=arctg

в=arctg=0,0707

Зведений кут тертя нарізки:

с' =arctg f '

де: f '=f/cosб - зведений коефіцієнт тертя ковзання в нарізці,

f - коефіцієнт тертя ковзання f = 0,10 (додаток 5),

б - кут нахилу робочої грані витка нарізки: б=0? - для прямокутної

f '==0,1

с' =arctg 0,1=5,71

5,71 >4,04 умова самогальмування виконується.

6. Перевірка вантажних гвинтів на міцність

Небезпечний переріз гвинта перевіряють на міцність за четвертою теорією міцності

уекв=?[у] ст(р)

де: [у] ст(р) - дійсне напруження стиску (розтягу) в небезпечному перерізі

уст(р)=

уст(р)==179.14

фкр - напруження кручення в небезпечному перерізі, вибраному згідно з епюрами

фкр =

Для розрахунку необхідно знати крутний момент, який у загальному випадку дорівнює моментові Tроб, прикладеному до рукоятки гвинта.

Tроб = Тнар + ТТ

де: Тнар - момент у нарізці:

Тнар =

Тнар ==6959.2

ТТ - момент тертя для кінцевої опорної поверхні гвинта:

ТТ =

f - коефіцієнт тертя між поверхнями f = 0,10 (додаток 5);

ТТ ==10900

Tроб = 6959.2+10900= 17859.2

фкр == 89.296

уекв== 236.6МПА

7. Розрахунок і проектування вантажних гайок

Матеріал вантажних гайок

При виготовленні вантажної гайки використаємо бронзу марки 06Ц6С3.

Розрахунок вантажних гайок

В основному гайки виготовляють круглими, виточеними з буртиками для опори на корпус. Конструкцію вантажної гайки показано на рис.

Визначення висоти вантажної гайки

Висота гайки

H=P•z

де: Р - крок нарізки;

z - число витків в гайці

Розрахункова схема для визначення числа витків нарізки гайки, якщо її розрізати в осьовому перерізі й розвернути на площину, може бути показана так, як показано на рис.

Число витків нарізки в припущенні рівномірного розподілу навантаження по витках визначають із таких умов:

ь Умова стійкості проти спрацювання (невидавлювання мастила між витками гвинта і гайки) або обмеження розподіленого тиску на площині 1..4

q=?[q]

звідки

z=

де: [q] - допустимий розподілений тиск, величина якого залежить від матеріалу гвинта і гайки [q] = 11 МПА (додаток 7)

z== 10.6; приймаємо z = 4

визначаємо висоту гайки

H = 5•4 = 20 мм

4? z ?10 z = 4

8. Визначення зовнішніх розмірів вантажних гайок

Зовнішній діаметр гайки D визначаємо з умови міцності на розтяг силою F з урахуванням кручення моментом в нарізці Тнар:

уp=?[у] p

звідки

D=

де: ккр=1,2 - коефіцієнт, що враховує кручення;

n - коефіцієнт запасу міцності n=2 (додаток 4);

[у] p - допустиме напруження на розтяг для матеріалу гайки: для бронзових гайок [у] p =уT /n; [у] p =100 /2=50 МПа.

D== 29,1 мм

приймаємо D=32 мм

За умови виконання нарізки і складання конструкції товщина тіла гайки повинна бути більша глибини нарізки:

д=>

д=>

4>3 умова виконання нарізки виконується

Діаметр буртика гайки D1 визначається з умови зминання

D1=

де: [у] зм - допустиме напруження на зминання для матеріалу гайки: для бронзових гайок [у] зм =0,85•уT=0,85•360

D1==32,5 мм

приймаємо D1=34 мм

Висота буртика h гайки визначається з умови зрізу:

h=

h== 2 мм

приймаємо: h = 4 мм

Висота буртика h гайки визначається з умови згину:

h=Н== 4 мм

приймаємо: h = 4 мм

9. Розрахунок і проектування рукояток

Матеріал рукояток

Для виготовлення рукояток рекомендовано брати сталь звичайної якості, візьмемо Ст3.

Визначення довжини рукояток

Розрахункову довжину рукояток визначають з умови рівності суми моментів:

Tроб = Тнар + ТТ

де: Tроб - крутний момент, прикладений робітником:

Tроб =Fроб•Lр

де: Fроб - зусилля робітника, Fроб = 200Н; Lр - розрахункова довжина рукоятки; Тнар - крутний момент необхідний для підйому вантажу і подолання моменту сил тертя в нарізці; ТТ - крутний момент для подолання моменту сил тертя на опорній кільцевій площині чашки.

Задавшись зусиллям робітника Fроб, можна визначити розрахункову довжину рукоятки Lр (плече сили)

Lр=

Lр==146 мм

Lр = 190 мм

Визначення діаметра рукояток

Діаметр рукоятки визначають з умови її міцності на згин в небезпечному перерізі

узг =

звідки

dр=

де: [у] зг - допустиме напруження на згин матеріалу рукоятки

[у] зг =240 МПа

dр==10,4 мм

dр = 36 мм

10. Визначення ККД вантажогвинтового пристрою

Коефіцієнт корисної дії при створенні зусилля F

з=

де: Акор - корисна робота за один оберт гвинта:

Акор =F•P=F•р• d2•tgв

Авит - робота витрачена за один оберт гвинта:

Авит =(Тнар + ТТ) 2р=+2р

з=

з==0,2

Список літератури

1. Баласанян Р.А. «Расчет и проектирование деталей машин»

2. Павлище В.Т. «Основи конструювання та розрахунок деталей машин»

3. Решетов Д.Н. «Детали машин»

4. Анурьев В.И. «Справочник конструктора-машиностроителя» Т1

5. Анурьев В.И. «Справочник конструктора-машиностроителя» Т2

Размещено на Allbest.ru

...